專利名稱：開放式軟數(shù)控系統(tǒng)的軟plc模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由純軟件實現(xiàn)的開放式數(shù)控系統(tǒng)的PLC模塊。
技術(shù)背景PLC是工業(yè)控制領(lǐng)域的專用設(shè)備，它的硬件組成與微型計算機應(yīng)用系統(tǒng) 的硬件組成類似。傳統(tǒng)的PLC主要由以下幾部分組成CPU、內(nèi)存、控制用 1/0接口、外設(shè)用I/0接口、擴MMl/Q接口和電源，傳統(tǒng)的PLC具有可靠 性高、抗干擾能力強、可用于環(huán)境惡劣的控制現(xiàn)場等特點，在工業(yè)控制領(lǐng)域 的應(yīng)用非常廣泛，但各生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的體系結(jié)構(gòu)是封閉的，其軟硬件平臺各 不相同，支持PLC編程的語言及指令系統(tǒng)也各不相同，所以想要將不同生產(chǎn) 廠家的產(chǎn)品應(yīng)用到同一工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)非常困難。用戶選擇一種PLC產(chǎn)品后， 必須選擇與其相應(yīng)的控制規(guī)程，學習特定的編程語言，不利于終端用戶功能 的擴展。隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，硬PLC的通用性和兼容性不好以及價 格昂貴的問題成為了工業(yè)控制領(lǐng)域的瓶頸。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決傳統(tǒng)硬PLC存在的通用性和兼容性不好以及價格昂貴的 問題，提供一種開放式軟數(shù)控系統(tǒng)的軟PLC模塊。本發(fā)明包括以下單元應(yīng)用程序執(zhí)行模塊2，從應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲模塊3中讀取相應(yīng)的指令， 該指令調(diào)用內(nèi)存中的執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)的PLC程序以完成用戶要求的邏輯控制 和運動控制功能，PLC程序的執(zhí)行結(jié)果通過I/O接口模塊5傳送到I/O接口 設(shè)備10，并將執(zhí)行結(jié)果顯示在人機界面模塊6上；應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲模塊3,用于存儲調(diào)用PLC程序的指令和數(shù)據(jù)以供 應(yīng)用程序執(zhí)行模塊2調(diào)用；I/O接口模塊5，按系統(tǒng)規(guī)定的總線協(xié)議讀寫總線上的I/O接口設(shè)備10 的接口狀態(tài)數(shù)據(jù)，并與應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲模塊3進行數(shù)據(jù)通信的交互；人機界面模塊6，提供給用戶執(zhí)行操作控制的接口，顯示PLC程序的運 行狀態(tài)及執(zhí)行結(jié)果，使用戶根據(jù)回饋的執(zhí)行結(jié)果來操作系統(tǒng)的運行；通訊模塊7，用于建立軟PLC運行系統(tǒng)1與編程開發(fā)模塊8進行數(shù)據(jù)交 換，所述PLC運行系統(tǒng)1由應(yīng)用程序執(zhí)行模塊2、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲模塊 3、 1/0接口模塊5、人機界面模塊6和通訊模塊7;編程開發(fā)模塊8，基于國際標準IEC61131-3，用于編輯開發(fā)PLC程序、 生成目標代碼，并通過通訊模塊7傳送到軟PLC運行系統(tǒng)1 。本發(fā)明的有益效果是采用國際標準IEC61131-3，打破了以往各個PLC 生產(chǎn)商產(chǎn)品相互不兼容的局限性，以全軟件形式實現(xiàn)PLC傳統(tǒng)功能；本發(fā)明 將PLC的控制功能模塊封裝在軟件內(nèi)，運行于計算機環(huán)境中，既提供了與 PLC相同的功能，也具備了開放的體系結(jié)構(gòu)、支持多種硬件和編程語言、靈 活擴展的功能，能夠充分利用硬件資源，與傳統(tǒng)的硬PLC相比具有通用性和 兼容性都較,好的特點，并且造價也較低廉。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一參見圖l，本實施方式由以下單元組成 應(yīng)用程序執(zhí)行模塊2，從應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲模塊3中讀取相應(yīng)的指令， 該指令調(diào)用內(nèi)存中的執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)的PLC程序以完成用戶要求的邏輯控制和運動控制功能，PLC程序的執(zhí)行結(jié)果通過I/O接口模塊5傳送到I/O接口 設(shè)備IO，并將執(zhí)行結(jié)果顯示在人機界面模塊6上，在調(diào)度過程中采用多任務(wù)的組織形式，依據(jù)當前程序的執(zhí)行狀態(tài)信息決定下個或多個并行任務(wù)運行；應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲模塊3，用于在PLC程序運行的初始階段在內(nèi)存中 申請一段內(nèi)存作為PLC程序執(zhí)行和存儲數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間，在PLC程序的掃 描任務(wù)運行階段提供一個具有定時掃描執(zhí)行能力的任務(wù)，這個定時掃描執(zhí)行 任務(wù)有較高的優(yōu)先級，向應(yīng)用程序執(zhí)行模塊2提供訪問程序的接口， PLC程 序在掃描階段主要完成用戶所要求的具有強實時性的事件，如機床急停、限 位、循環(huán)啟動以及循環(huán)暫停等邏輯程序，在PLC程序結(jié)束之前釋放申請的內(nèi) 存空間；I/O接口模塊5，按系統(tǒng)規(guī)定的總線協(xié)議讀寫總線上的I/O接口設(shè)備10 的接口狀態(tài)數(shù)據(jù)，并與應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲模塊3進行數(shù)據(jù)通信的交互，I/O 接口設(shè)備10為SERCOS通訊卡，可采用Rexroth Indramat公司生產(chǎn)的 SoftSERCANS PCM-S11.2 PCI總線板卡；人機界面模塊6，提供給用戶執(zhí)行操作控制的接口，顯示PLC程序的運 行狀態(tài)及執(zhí)行結(jié)果，使用戶根據(jù)回饋的執(zhí)行結(jié)果來操作PLC運行系統(tǒng)1的運 行；通訊模塊7，用于建立軟PLC運行系統(tǒng)1與編程開發(fā)模塊8進行數(shù)據(jù)交 換，所述PLC運行系統(tǒng)1由應(yīng)用程序執(zhí)行模塊2、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲模塊 3、 1/0接口模塊5、人機界面模塊6和通訊模塊7;編程開發(fā)模塊8，基于國際標準IEC61131-3，用于編輯開發(fā)PLC程序、 生成目標代碼，通過通訊模塊7傳送到軟PLC運行系統(tǒng)1 。本發(fā)明的編程開發(fā)模塊8采用基于國際標準IEC61131-3的PLC開發(fā)系 統(tǒng)編輯開發(fā)PLC控制程序生成目標代碼，然后由PLC運行系統(tǒng)1運行這個 目標代碼，來實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。編程開發(fā)模塊8是帶有調(diào)試和編譯功能的 PLC編輯器，具有繪制和編譯用標準語言編寫的PLC程序、査詢并顯示程序 中的錯誤、實現(xiàn)離線仿真和在線修改、支持TCP/IP協(xié)議可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控 等特點。硬件平臺可采用艾訊(AXIOMTEK)工作站，其CPU為Pentium IV 3.0GHz，內(nèi)存1GB。 PLC運行系統(tǒng)1包括應(yīng)用程序執(zhí)行模塊2、應(yīng)用程序和 數(shù)據(jù)存儲模塊3、 1/0接口模塊5、人機界面模塊6和通訊模塊7，用于完成 輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理等工作，每個模塊都采用0++語言面向?qū)ο?的方法按功能進行封裝，提供接口函數(shù)來實現(xiàn)模塊間的通信。系統(tǒng)運行時會 首先實例化程序運行所需要的資源模塊，建立內(nèi)部的通信機制以及建立全局 數(shù)據(jù)區(qū)以實現(xiàn)不同程序、功能模塊、系統(tǒng)資源等相互之間的訪問，在系統(tǒng)中 僅需創(chuàng)建一個I/O接口模塊5和一個通信模塊7，這兩個模塊與各資源中的 模塊通信都通過全局數(shù)據(jù)區(qū)變量實現(xiàn)。
具體實施方式
二、參見圖1，本實施方式在具體實施方式
一的基礎(chǔ)上增 加了以下單元系統(tǒng)管理模塊4，在運行每個PLC程序之前通過人機界面模 塊6設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)、建立系統(tǒng)環(huán)境、在PLC程序的掃描周期內(nèi)通過人機界面 模塊6調(diào)度系統(tǒng)多任務(wù)線程、監(jiān)測PLC程序運行狀況并根據(jù)用戶操作做出及 時響應(yīng)。系統(tǒng)為每個任務(wù)線程創(chuàng)建一個事件對象協(xié)調(diào)多任務(wù)線程的執(zhí)行，只 要事件不被觸發(fā)，線程就處于睡眠狀態(tài)，任務(wù)線程中使用 RtWaitForSingleObjects()或RtWaitForSingleMultiObjects()原語等待同步對象 的觸發(fā)，系統(tǒng)管理模塊4管理任務(wù)線程依據(jù)當前程序執(zhí)行狀態(tài)字信息，決定下一個或多個并行運行任務(wù)，觸發(fā)相應(yīng)的事件對象喚醒睡眠中的線程。
具體實施方式
三、參見圖1,本實施方式在具體實施方式
一的基礎(chǔ)上增 加了以下單元編程調(diào)試測試功能模塊9，為用戶提供對系統(tǒng)進行編程和調(diào)試的功能，并可以通過第三方的編程系統(tǒng)進行操作。
權(quán)利要求
1、開放式軟數(shù)控系統(tǒng)的軟PLC模塊，其特征在于它包括以下單元應(yīng)用程序執(zhí)行模塊(2)，從應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲模塊(3)中讀取相應(yīng)的指令，該指令調(diào)用內(nèi)存中的執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)的PLC程序以完成用戶要求的邏輯控制和運動控制功能，PLC程序的執(zhí)行結(jié)果通過I/O接口模塊(5)傳送到I/O接口設(shè)備(10)，并將執(zhí)行結(jié)果顯示在人機界面模塊(6)上；應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲模塊(3)，用于存儲調(diào)用PLC程序的指令和數(shù)據(jù)以供應(yīng)用程序執(zhí)行模塊(2)調(diào)用；I/O接口模塊(5)，按系統(tǒng)規(guī)定的總線協(xié)議讀寫總線上的I/O接口設(shè)備(10)的接口狀態(tài)數(shù)據(jù)，并與應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲模塊(3)進行數(shù)據(jù)通信的交互；人機界面模塊(6)，提供給用戶執(zhí)行操作控制的接口，顯示PLC程序的運行狀態(tài)及執(zhí)行結(jié)果，使用戶根據(jù)回饋的執(zhí)行結(jié)果來操作系統(tǒng)的運行；通訊模塊(7)，用于建立軟PLC運行系統(tǒng)(1)與編程開發(fā)模塊(8)進行數(shù)據(jù)交換，所述PLC運行系統(tǒng)(1)由應(yīng)用程序執(zhí)行模塊(2)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲模塊(3)、I/O接口模塊(5)、人機界面模塊(6)和通訊模塊(7)；編程開發(fā)模塊(8)，基于國際標準IEC61131-3，用于編輯開發(fā)PLC程序、生成目標代碼，并通過通訊模塊(7)傳送到軟PLC運行系統(tǒng)(1)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式軟數(shù)控系統(tǒng)的軟PLC模塊，其特征在于 它還包括以下單元系統(tǒng)管理模塊(4)，在運行每個PLC程序之前通過人機界 面模塊(6)設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)、建立系統(tǒng)環(huán)境、在PLC程序的掃描周期內(nèi)通過人機 界面模塊(6)調(diào)度系統(tǒng)多任務(wù)線程、監(jiān)測PLC程序運行狀況并做根據(jù)用戶操作 出及時響應(yīng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開放式軟數(shù)控系統(tǒng)的軟PLC模塊，其特征在于 它還包括以下單元編程調(diào)試測試功能模塊(9)，為用戶提供對系統(tǒng)地進行編 程和調(diào)試的功能，并可以通過第三方的編程系統(tǒng)進行操作。
全文摘要
開放式軟數(shù)控系統(tǒng)的軟PLC模塊，它涉及一種由純軟件實現(xiàn)的開放式數(shù)控系統(tǒng)的PLC模塊，以解決傳統(tǒng)硬PLC存在的通用性和兼容性不好以及價格昂貴的問題。本發(fā)明的應(yīng)用程序執(zhí)行模塊讀取的指令調(diào)用PLC程序以完成邏輯控制和運動控制功能，將執(zhí)行結(jié)果顯示在人機界面模塊上；應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲調(diào)用PLC程序的指令和數(shù)據(jù)以供應(yīng)用程序執(zhí)行模塊調(diào)用；I/O接口模塊讀寫總線上的I/O接口設(shè)備的接口狀態(tài)數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)通信的交互；人機界面模塊，提供給用戶執(zhí)行操作控制的接口，顯示PLC程序的運行狀態(tài)及執(zhí)行結(jié)果，使用戶根據(jù)回饋的執(zhí)行結(jié)果來操作系統(tǒng)的運行；通訊模塊7建立軟PLC運行系統(tǒng)與編程開發(fā)模塊進行數(shù)據(jù)交換；編程開發(fā)模塊編輯開發(fā)PLC程序、生成目標代碼。
文檔編號G05B19/05GK101226385SQ20081006397
公開日2008年7月23日 申請日期2008年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者源 劉, 富宏亞, 全 梁, 王顯峰, 王永章, 華 路, 韓振宇 申請人:哈爾濱工業(yè)大學